可破裂的刚性发光彩弹、激发彩弹发光的激发器和彩弹枪

本发明一般涉及气枪用可破裂的刚性发光飞弹型标记弹药和电 子闪光装置，尤其涉及发光彩弹、彩弹枪以及适合同彩弹枪一起 使用、激发磷光彩弹发光的激发器，由此，当彩弹从彩弹枪发出 时会产生一种曳光。

使用彩弹枪的训练或娱乐活动己变得相当普遍了。参与者列队 向敌队的目标方发射彩弹。当彩弹轰击到目标方时，它发生破裂 并使其内部填料溅散，给目标方做上标记。经标记的目标方被取 消进一步参与该项训练或活动的资格。

现有技术的彩弹枪仅仅在有足够亮度的时候使用才有效。在有 足够亮度时，使用者可以方便地观察到彩弹的命中，并能观察到 其飞行轨迹，从而调整其瞄准。然而，当在暗处使用时，其结果 并不理想，因为使用者不能追踪彩弹的路径，故不能以任何精确 程度确定目标方是否已被击中。

因此，本发明的基本目的在于提供一种彩弹，当它从彩弹枪射 出时将产生一种曳光。

本发明的另一目的在于提供一种彩弹，当它暴露于光源并接着 离开光源时能发光。

本发明的另一目的在于提供一种彩弹，它包括一种磷光材料或 某些其它的光子吸收和发射材料。

本发明的再一目的在于提供一种磷光彩弹，它能发出不同颜色 的光，由此当它从彩弹枪射出时可产生不同颜色的曳光。

本发明进一步的目的在于提供一种彩弹，当它从彩弹枪射出时 能发出曳光，在撞击、破裂时能由其溅散发光填料或颜料。

本发明的另一目的在于提供一种激发器，用以激发携带光子吸 收和发射材料的彩弹使其发光，并当该彩弹从彩弹枪射出时产生 一种曳光。

本发明的一个目的在于当彩弹从彩弹枪射出时使激发器激发彩 弹。

本发明的再一目的在于，激发器适合于耦合到各种彩弹枪的枪 口。

本发明的一个目的在于为实现上述目的的装置提供改进的元件 及其配置，它们在实现其期望的目的时具有廉价、可靠和完全有 效等特点。

根据本发明的一个方面，提供一种可破裂的刚性发光彩弹， 所述彩弹包括：

弹丸，它包括：

限定一内腔室的壳层，

包容在内腔室内的填料；以及

由所述壳层承载的磷光材料。

根据本发明的另一方面，提供一种与彩弹枪配用以激发彩弹 发光的激发器，所述激发器包括：

一管子；

将所述管子耦合到彩弹枪的枪口，以基本上与彩弹枪枪口相 互对准的耦接器；以及

靠近所述管子支承的光源，所述光源设置成将光射入所述管 子。

根据本发明的另一方面，提供一种发射发光彩弹的彩弹枪， 所述彩弹枪包括：

枪口；

由电源供电的激发器，所述激发器包括：

管子；

靠近所述管子支承的光源，所述光源设置成将光射入所述管 子；以及

将所述管子耦合到所述枪口使其基本上与所述枪口相互对准的 耦接器。

根据本发明，当发光彩弹从彩弹枪出射时提供一种曳光。即， 从彩弹枪射出的彩弹进入激发器，激发器在检测到有彩弹时触发 产生高强度光，光由磷光材料吸收。彩弹在离开光后，磷光材料 继续发光。根据本发明的彩弹，当其通过激发器射出时产生曳光， 可有效地在黑暗中使用。

在以下进一步的描述和附图中，本发明的上述这些和其它的目 的将实际变得更加清楚。

图1为部分透视图和部分方块图，它们分别表示根据本发明的 彩弹和激发器，以及与其结合使用的彩弹枪。

图2为根据本发明的彩弹的透视图。

图3为根据本发明的彩弹的一个实施例的部分剖视图。

图4为根据本发明的彩弹的另一个实施例的部分剖视图。

图5为根据本发明的一个激发器的部分作了分解、部分作了剖 视的透视图。

图6为用以将激发器耦合到彩弹枪枪口的一个适配器的剖面 图。

图7为一个激发器电路的图解表示。

图8为一个激发器电路的示意图。

图9为彩弹经由激发器射出的示意图。

图10为彩弹接近发射器一检测器对的示意图。

图11为彩弹遮断从发射器一检测器对的红外发光二极管发出 的红外光束的示意图。

图12为发射器一检测器对的光电晶体管检测到红外发光二极 管发出的光被遮断后，彩弹吸收来自闪光管的光的示意图。

图13为采用一个通向发射器一检测器对的闪光环的另一个激 发器的示意图。

在所有附图中用相同的标号表示相应的零件。

现在参见附图，图1表示可配合用于发射发光彩弹飞弹200， 尤其是磷光彩弹200的彩弹枪100，以及与彩弹枪100结合使用的 激发器300。激发器300激发磷光彩弹200发光，并当彩弹从彩弹 枪100射出时发出曳光。可以在暗处或亮度很差的环境中追踪彩 弹200的飞行。

激发器300如图所示耦合到彩弹枪100的枪口110。激发器300 包括筒体310，它由沿径向设置的对分部件312、314组成。筒体 310有近端316和远端318。由筒体310的近端316延伸的适配器 320结构成将激发器110耦合到彩弹枪100的枪口110。

当从彩弹枪100射出彩弹200时，彩弹经由彩弹枪100的枪口 110出射，然后通过耦合到枪口110的激发器300。当彩弹200通 过激发器300时，彩弹200受激发发光。从激发器300出射的发 光彩弹200产生曳光，允许追踪彩弹200的飞行路径。

彩弹200如图2所示，它包括限定了一个内腔室212的球形胶 囊210，以及包含在内腔室212内的填料(诸如图3和图4所示的 填料)。典型的胶囊直径约为1.496厘米。

胶囊210由两个半球体216、218组成。这些半球体216、218 沿着由邻近的半球体边缘所限定的密封区熔合在一起，形成了熔 合带220。当半球体216、218熔合在一起时，随着胶囊210被密 封而使填料灌入其中。胶囊210由填料不能渗透的材料制成，其 厚度适合于支承填料和耐射击，但撞击时会破裂。根据本发明的 胶囊210的厚度范围最好为0.7至1.2毫米。

填料最好是可水洗的。此外，填料最好不要伤害目标方(未图 示)。再者，填料最好可生物降解并对环境安全。

图3表示彩弹200A包括灌注了磷光材料的胶囊210A。胶囊210A 最好包括90-95％的明胶和5-10％的硫化锌(ZnS)，掺入某些光子 吸收或发射材料，诸如，铜(Cu++)(ZnS,Cu++)。明胶最好基本上是 透明的或半透明的，允许磷光材料最大程度地暴露于入射辐射。 再者，明胶210A的厚度最好在0.8至1.2毫米之间，以有效地激 发磷光材料。明胶210A的厚度也很重要，使其在射出时具有有效 的结构完整性，但在撞击时容易破裂溅散填料214A，同时将碰痛 目标方(未图示)的可能性减至最小。在本实施例中提供一种透明 甘油填料。

图4示出了另一种彩弹200B。该实施例配备了基本上为透明 或半透明的胶囊210B。尽管可以用具有足够的刚性支承填料或溶 剂(尤其是分散介质)214B，耐射击并且当撞击后又易碎的任何 材料制成胶囊210B，但最好还是用明胶胶囊。在本实施例中，胶 囊210B的厚度最好为0.7至0.9毫米。本实施例的填料214B与 表面活化剂(诸如市售的表面活性溶剂)或分散剂和磷光材料混 合。尽管填料214B最好由有机类组份包括称为三醇的化合物组成， 在本例中为透明甘油或甘醇、三醇烷基、任何溶剂或具有非溶解 性能的溶剂族，并允许分散剂分散，磷光材料将足够。磷光材料 最好包括百分之二至六掺有铜(Cu++)的硫化锌(ZnS)(ZnS,Cu++)。 表面活化剂同ZnS,Cu++一起使用以获得稳定的悬胶液，包括 Alkaterge T-Ⅳ,Zelec NK Antistat,Amitex-E,Alkterge T,Tween 80和Tween 20。为了获得最好的结果，应当采用表面活化剂与 ZnS,Cu++重量比为6∶4。

使用中，让彩弹200A、200B暴光，激发磷光材料发光。磷光 材料最好由紫外强光激发，不可见光的效率是白炽光的两倍。

发光彩弹200A、200B在出射时提供曳光。该曳光的颜色根据 彩弹200A、200B的组份改变。各种基本材料都可以掺有各种催化 剂以发射不同颜色的光。基本材料包括但并不局限于锌Zn，硫化物 S，钙Ca和锶Sr。催化剂可以包括但并不局限于铜Cu、锰Mn和 铋Bi。如上所述，掺有铜Cu的硫化锌Zinc(ZnS,Cu++)发射绿的曳 光。掺有钙Ca和锰Mn的硫化锌ZnS(ZnS(Cu,Mn))发射黄的或橘黄 的曳光。掺有铋Bi的硫化钙和硫化锶(Ca,Sr)S((Ca,Sr)S,Bi)发 射蓝的曳光。

回过来参见图1，图示用以激发磷光彩弹的激发器300包括一 个圆筒形壳体310，后者沿其径向设置对半部分312、314、近端316 和远端318。

适配器320从壳体310的近端316延伸。该适配器320结构成 将激发器300耦合到彩弹枪的枪口110。如图6所示，适配器320 包括管状件322，其近端324和远端326分别限定适配器320的近 端和远端。管状件322的远端326例如通过某些粘合剂、熔接或 模压工艺同心地联接到壳体310的近端316。管状件322的近端324 配置锥形的外螺纹328，它具有多条纵向的狭缝330，基本上垂直 于该锥形的外螺纹328延伸。

具有内螺纹334的套环332与管状件322的倾斜的外螺纹328 紧密啮合。当套环332通过螺纹与管状件322啮合时，狭缝330 压得更紧。当狭缝330压紧时，管状件322的近端324以摩擦方 式啮合彩弹枪的枪口110。尽管多条狭缝330可以提供更大的摩擦 接触，但有一条狭缝330也足够了。

如图清楚所示，同心的内邻接表面336设置在管状件322内。 邻接表面336限制了枪口110在管状件322内部的移动，但在狭 缝330之外仍能使枪口110延伸一个预定的距离D1，以在接合适 配器320和枪口110处形成一种基本上为封闭的接合。

回过来参见图1，激发器300进一步包括开关424，诸如图中 所示的乒乓开关。开关422能使激发器电路400工作和不工作(见 图7中所示和下面所述)。氖灯指示器434设置在壳体310的顶部 位于壳体310的远端318。氖灯指示器434电气连接到开关424， 并当开关424闭合时点亮，为用户指示激发器电路400工作。

还参见图5，激发器300还包括拱形盖体338，它结构成基本 上能与圆筒形壳体310平贴，并作为其一部分。盖体338可拆卸 地与壳体310啮合，并形成电池舱340的入口盖，该电池舱340 用以内装低压电源404，例如多个1.5V直流电池，如图所示。当 开关424闭合时，电源404为激发器电路400供电。

如附图所示，壳体310包括相对两侧342、344。同样，盖体338 包括相对侧边346、348。侧边346、348对应于壳体310的两侧342、 344。当盖体338与壳体310啮合时，盖体338的侧边346、348 邻接壳体310的两侧344、342。

开口350沿着壳体310的侧面342(然而，侧面344未图示) 形成。搭扣352从盖体338的侧边346、348向上延伸，它们结构 成与沿着壳体310的各个侧面344、342设置的相应开口350啮合。 盖体338的拱形结构平常使搭扣352在相应的开口350内向外偏 置，使搭扣352与形成开口350的壳体310的结构啮合，由此将 盖体338锁合到壳体310。从壳体310上解开盖体338时，只要简 单地向内按压盖体338的一侧或两侧即可。这样向内移动搭扣 352，使之与形成开口350的壳体310的结构脱离接触，允许盖体 338同壳体310分离。

沿盖体338的一侧346，在靠近搭扣352的位置上设置一个结 节354，当盖体338安装到壳体310时辅助用户识别搭扣352的位 置。再者，诸如单词“Open”也可以印在盖体338靠近结节354 的位置上，以辅助用户识别结节354的功能。

现在参见图5，激发器300的壳体310限定了一个内腔室356。 该内腔室356含有激发器电路400(在图7和图8中清楚可见)以 及同心地穿过其中的管子358。管子358有一个近端360(如图6 所示)和一个远端362，它至少部分是透明的，允许光通过其中。 管子358的近端最好安装到壳体310的近端316，管子358的远端 362最好安装到壳体310的远端318，由此使管子358以固定的位 置保持在腔室356内。

管子358有一个头部364安装到其近端360，并有一个支承件 366安装到其远端362。头部364包括一个6针阴性连接器368， 并支承红外发光二极管456(如图9至图12所示)、光电晶体管458 和一对径向设置的闪光管402(其第二个闪光管在图9至图12中 清楚可见)靠近管子358。支承件366包括其中具有横向凹槽的上 延长部370。

电路板374在腔室356内纵向延伸，它具有近端376和远端 378。6针阴性连接器380与电路板374的近端376组合在一起。 连接器380可以与头部364上的阴性连接器368紧密啮合，并支 承电路板374的近端376。电路板374的远端378以摩擦方式与支 承件366中的横向凹槽372啮合，这样支承了电路板374的远端 378。

参见图7和图8，激发器电路400包括一对可通电的闪光管 402，它们设置成沿激发器管子358的内部方向投射光(如图10 至12所示)；用以提供充电能量的低压电源404；耦合到闪光管402 的高压存储元件或电容器406；自电源404向高压电容器406的提 供充电电流、直至电容器406充到一个预定电压的高压发生器电 路408；产生触发电压以激发闪光管402的触发电路410；以及控 制该触发电路410的检测器电路412。

高压发生器电路408与1974年6月2日公告授予Zvi Y.Karpol 的第3822393号美国专利所披露的发明内容相似。高压发生器电 路408包括升压变压器414，其初级绕组416的一端经由RL网络 耦合到低压电源404的正极，其初级绕组416的另一端耦合到振 荡器晶体管422的基极。振荡器晶体管422的发射极通过开关424 连接到电源404的负极。振荡器晶体管422的集电极连接到升压 变压器414的次级绕组426的一端，后者的另一端经由整流二极 管428耦合到闪光管402的阴极。高频耦合电容器430的一端连 接到次级绕组426与振荡器晶体管422之集电极相连接的接点， 另一端连接到高压电容器406的一端。高压电容器406的另一端 经由旁漏电阻器432、氖指示器434以及限流电阻器436和滤波电 容器438连接到振荡器晶体管422的发射极与开关424相连接的 接点。高压发生器408将1.5V的直流电源404转换为约250V的 直流，并把它储存于高压电容器406。

触发电路410用以让高压电容器406放电，它类似于1994年 2月15日公告授予J.David Cocca的第5287134号美国专利中所 示和所述的情况。触发电路410包括跨接在高压电容器406两端、 串联连接的电阻器440和放电触发器SCR442。电阻器440与放电 触发器SCR442阳极之间的接点连接到耦合电容器444的一端，后 者的另一端连接到触发变压器448初级绕组446的一端。触发变 压器448初级绕组446的另一端连接到放电触发器SCR442的阴极。 触发变压器448的次级绕组450连接到闪光管402的栅极。闪光 管402的阳极端连接到与放电触发器SCR442的阳极相连的电阻器 440和高压电容器406相连接的接点，闪光管402的阴极连接到整 流二极管428接点的放电触发器SCR442的阴极。闪光管402由触 发变压器448在闪光管402的栅极产生的一个3000V直流信号触 发导通，并在高压电容器406响应于检测器电路412提供的闪烁 触发信号进行放电期间发出闪烁光。

检测器电路412包括发射一检测器对452、开关放大器454和 RC网络456。该发射一检测器对452包括发光二极管458和光电 晶体管460。二极管458的阳极连接到低压电源404的正极。限流 电阻器462使二极管458的阴极经由开关424耦合到电源404的 负极。光电晶体管460的开路基极设置成检测二极管458发出的 光。电阻器464连接到光电晶体管460的发射极。耦合电容器466 的一端连接到光电晶体管460的发射极与发射极电阻器464相连 接的接点，另一端连接到开关放大器454的基极。上牵电阻器468 连接在耦合电容器466与开关放大器454之基极相连接的接点。 电阻器470连接开关放大器454的集电极，耦合电容器472的一 端连接到开关放大器454的集电极与集电极电阻器470相连接的 接点，其另一端连接到放电SCR442的栅极。拉曳电阻器474连接 在耦合电容器472与放电触发器SCR442之栅极相连接的接点。耦 合电容器472和拉曳电阻器474构成一个RC网络，为达到放电触 发器SCR442的栅极电压提供一个所需的时延。由于彩弹100(如 图2、2A和2B所示)以每秒80至100米的速率飞离枪口110，故 在触发电路410激发闪光管402之前需要有0.1至0.015毫秒的 延迟。连接到光电晶体管460集电极的齐纳二极管476将光电晶 体管460、开关放大器454两端电压和放电触发器SCR442的栅极 电压稳压在9V直流，连接开关放大器454之集电极电阻器470与 放电触发器SCR442之阳极电阻器440的电阻器478为低压电源404 的电压控制电阻器。

如图9至12所示，并进一步参见图7和图8，操作时，将激 发器300耦合到彩弹枪的枪口110。通过闭合开关424为激发器300 供电。在闭合开关424时，红外发光二极管458发出红外光束横 穿穿通激发器壳体310的管子358。如图10所示，由光电晶体管 460检测红外光束的存在。当磷光彩弹200从彩弹枪100出射时， 它进入穿通激发器300壳体310的管子358。当彩弹200在二极管 458与光电晶体管460之间通过时，由红外二极管458发出的红外 光束被阻断，如图11所示。光电晶体管460检测到红外光束的阻 断。红外光束的阻断由光电晶体管460检测，后者在其输出端产 生一个脉冲。光电晶体管460的输出由开关放大器454放大。开 关放大器454的输出触发放电触发器SCR442。RC网络456为触发 放电触发器SCR442提供所需的时延，补偿彩弹200的飞行以及闪 光管402与发射检测器对452之间的距离。当放电触发器SCR442 触发时，高压电容器406通过触发变压器放电，提升其中储存的 250V直流电，在闪光管402的电极处产生3000V直流电信号，使 闪光管402闪烁紫外强光，如图12所示。当频闪管402闪烁时， 彩弹200受激，即，彩弹200内的磷光材料吸收由闪光管402发 出的光。在此曝光之后，彩弹200持续发光，提供一种曳光。

图13表示另一种配置，其中采用一种闪光环402A。闪光环402A 超前于二极管458和光电晶体管460。当彩弹200的前缘出射阻断 来自发光二极管458的光时，触发器电路410(如图7和8所示) 触发闪光环402A发射并闪烁紫外强光，该紫外强光由彩弹200内 的磷光材料所吸收。闪光环402A可以用更多的光照射彩弹，比之 传统的闪光管402它较为昂贵。显然，可以将闪光管402、多个闪 光管402或者闪光环402A配置成超前或滞后于发射检测器对452， 也可以配置成相互邻近或相互隔开。进一步可见，本发明并不局 限于上述仅有的实施例，在所附权利要求书的范围内还可以作出 任何以及各种实施例。

本发明是1995年6月19日申请的第08/491,711号美国专利 申请的部分继续申请。